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PAGE43PAGE1习题88.1选择题(1)关于可逆过程和不可逆过程有以下几种说法:①可逆过程一定是准静态过程.②准静态过程一定是可逆过程.③不可逆过程发生后一定找不到另一过程使系统和外界同时复原.④非静态过程一定是不可逆过程.以上说法,正确的是:[](A)①、②、③、④.(B)①、②、③.(C)②、③、④.(D)①、③、④.[答案:D.准静态过程不一定是可逆过程.因准静态过程中可能存在耗散效应,如摩擦、粘滞性、电阻等。](2)热力学第一定律表明:[](A)系统对外做的功不可能大于系统从外界吸收的热量.(B)系统内能的增量等于系统从外界吸收的热量.(C)不可能存在这样的循环过程,在此循环过程中,外界对系统做的功不等于系统传给外界的热量.(D)热机的效率不可能等于1.[答案:C。热力学第一定律描述个热力学过程中的能量守恒定性质。](3)如题8.1图所示,bca为理想气体绝热过程,b1a和b2a是任意过程,则上述两过程中气体做功与吸收热量的情况是:[(A)b1a过程放热,做负功;b2a(B)b1a过程吸热,做负功;b2a(C)b1a过程吸热,做正功;b2a(D)b1a过程放热,做正功;b2OOVpa题8.1图b12c[答案:B。b1acb构成正循环,ΔE=0,A净>0,Q=Qb1a+Qacb=A净>0但Qacb=0,∴Qb1a>0吸热;b1a压缩b2acb构成逆循环,ΔE=0,A净<0,Q=Qb2a+Qacb=A净但Qacb=0,∴Qb2a<0放热;b2a压缩,(4)根据热力学第二定律判断下列哪种说法是正确的.[](A)功可以全部变为热,但热不能全部变为功.(B)热量能从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体.(C)气体能够自由膨胀,但不能自动收缩.(D)有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量,但无规则运动的能量不能变为有规则运动的能量.[答案:C.热力学第二定律描述自然热力学过程进行的条件和方向性。](5)设有以下一些过程:(1)两种不同气体在等温下互相混合.(2)理想气体在定体下降温.(3)液体在等温下汽化.(4)理想气体在等温下压缩.(5)理想气体绝热自由膨胀.在这些过程中,使系统的熵增加的过程是:[](A)(1)、(2)、(3).(B)(2)、(3)、(4).(C)(3)、(4)、(5).(D)(1)、(3)、(5).[答案:D。熵是系统内分子热运动的无序性的一种量度。]8.2填空题(1)一定量理想气体,从同一状态开始把其体积由压缩到,分别经历等压、等温、绝热三种过程.其中:__________过程外界对气体做功最多;__________过程气体内能减小最多;__________过程气体放热最多.[答案:绝热;等压;等压.从p-V图可知ppVV0V0/2绝热12等压0题8.2/图绝热线下面积最大,故外界做功最多。由可知,等压过程压缩后温度最低,故内能减小最多。,因i,且绝热Qr=0,故等压放热最多.](2)常温常压下,一定量的某种理想气体,其分子可视为刚性分子,自由度为i,在等压过程中吸热为Q,对外做功为A,内能增加为,则A/Q=_____________._____________.[答案:;。,,。](3)一理想卡诺热机在温度为300K和400K的两个热源之间工作。若把高温热源温度提高100K,则其效率可提高为原来的________倍;若把低温热源温度降低100K,则其逆循环的致冷系数将降低为原来的________倍。[答案:1.6;。由及可得。](4)绝热容器被隔板分成两半,一半是真空,另一半是理想气体.如果把隔板撤去,气体将进行自由膨胀,达到平衡后气体的内能,气体的熵.(增加、减小或不变).[答案:不变;增加。绝热自由膨胀中,A=0,Q=0,由热力学第一定律得E=0;绝热自由膨胀为不可逆过程,熵增加。](5)1mol理想气体在气缸中进行无限缓慢的膨胀,其体积由V1变到V2.当气缸处于绝热情况下时,理想气体熵的增量S=____________.当气缸处于等温情况下时,理想气体熵的增量S=______________.[答案:0;.绝热系统中无限缓慢的膨胀是可逆过程,故S=0;等温膨胀,]8.3下列表述是否正确?为什么?并将错误更正.(1)(2)(3)(4)答:(1)不正确,因热量和功是过程量,而内能是状态量,应写成。(2)不正确,理由同(1),应写成(3)不正确,热机效率都应写成(4)不正确,理由同(2),8.5.两个卡诺循环如题8.5图所示,它们的循环面积相等,试问:(1)它们吸热和放热的差值是否相同;(2)对外做的净功是否相等;(3)效率是否相同?OOVpIII题8.5图答:由于卡诺循环曲线所包围的面积相等,系统对外所作的净功相等,也就是吸热和放热的差值相等.但吸热和放热的多少不一定相等,效率也就不一定相同.8.6.如题8.11图所示,一系统由状态a沿acb到达状态b的过程中,有350J热量传入系统,而系统做功126J.(1)若沿adb时,系统做功42J,问有多少热量传入系统?(2)若系统由状态b沿曲线ba返回状态a时,外界对系统做功为84J,试问系统是吸热还是放热?热量传递是多少?OOVpa题8.11图bcd解:由过程可求出态和态的内能之差过程,系统作功系统吸收热量过程,外界对系统作功系统放热8.81mol单原子理想气体从300K加热到350K,问在下列两过程中吸收了多少热量?增加了多少内能?对外做了多少功?(1)容积保持不变;(2)压力保持不变。解:(1)等体过程由热力学第一定律得吸热对外作功(2)等压过程吸热内能增加对外作功8.90.01m3氮气在温度为300K时,由1MPa(即1atm)压缩到10MPa。试分别求氮气经等温及绝热压缩后的(1)体积;(2)温度;(3)各解:(1)等温压缩T=300K由求得体积m3对外作功(2)绝热压缩由绝热方程
由绝热方程得热力学第一定律,所以,8.111mol的理想气体的T-V图如题8.16图所示,ab为直线,延长线通过原点O.求ab过程气体对外做的功.TTOab题8.16图T0V02V0V解:设由图可求得直线的斜率k为得过程方程由状态方程得==过程气体对外作功8.12某理想气体的过程方程为Vp1/2=a,a为常数,气体从V1膨胀到V2。求其所做的功。解:气体作功8.14一卡诺热机在1000K和300K的两热源之间工作,试计算(1)热机效率;(2)若低温热源不变,要使热机效率提高到80%,则高温热源温度需提高多少?(3)若高温热源不变,要使热机效率提高到80%,则低温热源温度需降低多少?解:(1)卡诺热机效率(2)低温热源温度不变时,若要求K,高温热源温度需提高(3)高温热源温度不变时,若要求K,低温热源温度需降低8.16(1)用一卡诺循环的致冷机从7℃的热源中提取1000J的热量传向27℃的热源,需要多少功?从-173℃向(2)一可逆的卡诺机,作热机使用时,如果工作的两热源的温度差愈大,则对于做功就愈有利。当作致冷机使用时,如果两热源的温度差愈大,对于致冷是否也愈有利?为什么?解:(1)卡诺循环的致冷机℃→℃时,需作功℃→℃时,需作功(2)从上面计算可看到,当高温热源温度一定时,低温热源温度越低,温度差愈大,提取同样的热量,则所需作功也越多,对致冷是不利的.8.19如题8.19图所示,1mol双原子分子理想气体,从初态V1=20L,T1=300K,经历三种不同的过程到达末态V2=40L,T2=300K.图中1→2为等温线,1→4为绝热线,4→2为等压线,1→3为等压线,3→2为等体线.试分别沿这三种过程计算气体的熵变.ppOV231题8.19图4V1V2解:熵变等温过程,
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